DD200313A1 - Verfahren zur absorption von acrylnitril aus abgasen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ermoeglicht die Absorption von Acrylnitril aus produktionsbedingten Abgasen zur Gewaehrleistung der erforderlichen Emissionswerte und die gleichzeitige Umwandlung des Acrylnitrils in ungiftige Verbindungen, die bei normaler Verduennung in den Vorfluter abgegeben werden koennen. Prinzip der Erfindung ist es, das Acrylnitril aus den Abgasen durch Absorption in verduennten Laugen, vorzugsweise Natronlauge, bei Temperaturen zwischen 5 und 95 grd C, vorzugsweise 15 bis 25 grd C, zu entfernen. Die Absorption erfolgt in Injektoren oder Kolonnen, je nach Menge und Konzentration des Abgases. Bei Bedarf wird die Umsetzung von Acrylnitril durch Aktivkohle beschleunigt. Die Konzentration an Lauge wird so gewaehlt, dass keine unloeslichen Verbindungen anfallen. Dieses Verfahren ist fuer alle acrylnitrilhaltigen Abgase anwendbar und sichert die erforderlichen Emissionswerte bei vergleichsweise niedrigem Energie- und Chemikalienverbrauch sowie guenstigen Investkosten.

Description

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Verfahren zur Absorption von Acrylnitril aus Abgasen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absorption von Acrylnitril aus produktionsbedingten Abgasen beziehungsweise aus bei der Absaugung von Acrylnitrildämpfen anfallender Abluft zur Gewährleistung der zulässigen Emissionswerte, .wobei das dabei anfallende Abwasser keine Gifte im Sinne des Giftgesetzes enthält,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Acrylnitril ist eine Verbindung, die schon seit vielen Jahren zur Herstellung von Pasern, Plasten und als Grundstoff bei chemi sehen Synthesen eingesetzt wird· Ebenso ist seine Giftigkeit schon lange bekannt,, so wurde es als Schädlingsbekämpfungsmittel genutzt. Für Warmblütler beträgt die Giftigkeit ca. 50 %, bezogen auf die Giftigkeit von Blausäure. Da Acrylnitril bei .20 ⁰C schon einen Dampfdruck von 11,3 kPa besitzt, ist die Abluft aus Anlagen, die Acrylnitril herstellen oder verarbeiten, mehr oder weniger mit Acrylnitril angereichert. Bisher ist kein Verfahren bekannt geworden, welches die Entfernung des Acrylnitril aus Abgasen und seine Umwandlung in ungiftige Verbindungen sicher ermöglicht.

Es werden verschiedene Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril beschrieben. Ein Teil dieser Verfahren arbeitet in der Gasphase. Aus den Reaktionsgasen wird das Acrylnitril durch Kondensation oder durch Auswaschung gewonnen. So beschreibt das DRP 732562 die Auswaschung des Acrylnitrils'mit Wasser. Aus der wässrigen Lösung wird das Acrylnitril durch Destillation unverändert zu-

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rückgewonneru Eine völlige Entfernung' von Acrylnitril aus Ab~ gasen durch eine Wasserwäsche ist bei einem hohen Einsatz an Frischwasser und einer genügend hohen Zahl von Austauschstufen durchaus möglich* Die anfallende Lösung, von Acrylnitril in Wasser ist dann aber so verdünnt,.daß sich eine destillative Aufarbeitung nicht lohnt* Da Acrylnitril ein starkes Fischgift ist» müßte deshalb eine große Wassermenge anschließend entgiftet werden« Eine fast völlige Entfernung durch Kondensation ist zwar bei sehr tiefen Temperaturen möglich, der technische Aufwand aber sehr hoch« Denkbar ist auch die Reinigung von Abgasen durch Adsorption des Acrylnitrils an Aktivkohle« Da aber die Regenerierung der Aktivkohle zu aufwendig ist, wird dieser Verfahrensweg für ungeeignet angesehen«

Mit den bisher bekannten Verfahren ist eine sichere Entfernung von Acrylnitril aus Abgasen und die gleichzeitige Umsetzung zu ungiftigen Produkten mit einem vertretbaren Aufwand nicht mög-· lieh» . . -

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, mit möglichst geringem Aufwand Acrylnitril aus Abgasen bis auf den erforderlichen Emissionswert zu entfernen und gleichzeitig in ungiftige Verbindungen zu überführen. Auch bei wechselnden Anfallmengen an Acrylnitril muß die Einhaltung der erforderlichen Endwerte gesichert sein·

Darstellung des Wesens der Erfindung

Es bestand die Aufgabe, ein Verfahren zu finden, welches bei wechselnder Konzentration von Acrylnitril im Abgas mit sehwankenden Abgasmengen eine sichere Entfernung des Acrylnitrils aus dem Abgas bis auf die zulässige Konzentration gewährleistete Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Entfernung von Acrylnitril durch Absorption in verdünnter Lauge, vorzugsweise Natronlauge bei Temperaturen zwischen 5 und 95 C, vorzugsweise 15 bis 25 ⁰C, erfolgt.-Dabei entstehen aus dem giftigen Acrylnitril Verbindungen, die im Gegensatz zum Acrylnitril keine 'Fischgifte darstellen Es hat sich gezeigt, daß bei Natronlauge eine Konsentration von 2 bis 10 %₉ vorzugsweise

4 bis 7 % besonders geeignet ist, da bei dieser Konzentration die chemischen Urasetzungsprodukte des Acrylnitrils in Lösung bleiben, während bei höherer Konzentration Feststoffe ausfallen© Diese durch die Reaktion des Acrylnitrils mit der Natronlauge ausfallenden Stoffe können sich äußerst störend auswirken, wenn die Absorption in einer Kolonne erfolgt, da Füllkörpe bzw« Einbauten verkleben* Weiterhin besteht bei Einsatz hochkonzentrierter Natronlauge die Gefahr einer Polymerisation des Acrylnitrils, die zu unlöslichen, klebrigen Verbindungen führt«

Für größere Abgas- bzw« Abluftmengen sind Absorptionskolonnen die zweckmäßigste Lösung. Handelt es sich nur um kleine Abgasmengen, wie sie zum Beispiel bei der Beatmung von Lagerbehälter] oder als Abgase bei Reaktionsbehältern anfallen, so hat sich der Einsatz von mit verdünnter Natronlauge betriebenen Injektoren als zweckmäßig erwiesen* Durch diese Injektoren erfolgt ,eine intensive Vermischung von Gas und verdünnter Natronlauge und damit eine, ausreichende Absorption« Gleichzeitig übernimmt der Injektor die Absaugung der Abgase, so daß die Aufstellung eines exgeschützten Ventilators entfällt· Durch den leichten Unterdruck (90 - 98 kPa) in allen an das Abgassystem angeschlossenen Behältern und Apparaten wird gewährleistet, daß kein Acrylnitril in.die Raumluft austritt. Da der MAK-Wert von Acrylnitril nur 20 ppm beträgt, muß aus arbeitshygienischen Gründen ausgetretenes Acrylnitril durch ausreichende Frischluftzufuhr auf mindestens diesen Wert verdünnt werden« Eine Entfernung des Acrylnitril bei dieser niedrigen Konzentration aus der sehr großen Abluftmenge ist mit einem, technisch vertretbaren Verfahren nicht möglich, so daß nur das erfindungsgemäße Verfahren eine sichere Einhaltung der Emissionsgrenzwerte gewährleistet.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Umsetzung von absorbiertem Acrylnitril mit der Natronlauge bei Bedarf durch die katalytische Wirkung von Aktivkohle zu beschleunigen« Besonders bei stoßweisem. Anfall von Acrylnitril wird so eine Anreicherung von Acrylnitril in der Absorptionsflüssigkeit und damit verbunden eine Verminderung des Absorptionsgrades vermieden· '· . . .

Ist das zu reinigende Abgas bei Temperaturen um 20 C oder höher mit Acrylnitril gesättigt, so empfiehlt es siGh, der eigentlichen Absorption einen mit einem Kühlmittel betriebenen Wärmetauscher vorzuschalten, um einen Teil des Acrylnitril für die Produktion zurückzugewinnen. In der Absorption wird das Acrylnitril zu Verbindungen umgesetzt, die zur Zeit nicht genutzt werden können und ins Abwasser gelangen*

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— 5 — Ausführungsbeispiele

Nachfolgend soll die Erfindung an 2 Beispielen erläutert wer~ den·

Es zeigen Figur 1 das Prinzip' einer Absorptionskolonne mit Kreis lauf führung des Absorptionsßiittels

Figur 2 das Prinzip einer Absorption mittels Injektor und vorgeschalteter Teilkondensation

Beispiel 1, siehe dazu Figur 1

Es ist ein Abgas zu reinigen, dessen Gehalt an Acrylnitril

3 stark schwankt und im Durchschnitt 50 g Acrylnitril pro m beträgt. Die Absorption erfolgt in der Füllkörperkolonne 1, die in jeder Füllkörperschicht auch eine 5 cm starke Aktivkohleschicht enthält· Diese Aktivkohleschicht garantiert einen hohen Absorptionsgrad auch bei zeitweiliger Überbelastung. Über Leitung 2 vsird das Abgas der Füllkörperkolonne 1 zugeführt· Das gereinigte Abgas mit weniger als 1 g Acrylnitril pro m wird mittels Gebläse 4 über Leitung 3 abgesaugt und über Leitung 5 in den.Abgasschlot gedrückt· Als Absorptionsmittel wird 5 %ige Natronlauge bei Raumtemperatur verwendet· Aus dem Behälter 7 wird über Leitung 8 mittels Pumpe 9 die'5 %ige Natronlauge abgesaugt und über Leitung der Füllkörperkolonne 1 zugeführt» Aus der Füllkörperkolonne gelangt die Lauge über Leitung 6 in den Behälter 7 zurück. Die verdünnte Lauge kann ohne Beeinträchtigung ihrer Absorptionskraft bis 3,5 % ihres Gewichtes an Acrylnitril aufnehmen. Sinkt die Absorptionskraft, so wird ein Teil der Lauge über Leitung 11 dem Abwasser zugeführt und über Leitung 12 frische Lauge zugeführt. Das anfallende Abwasser ist zwar organisch belastet, aber nicht giftig im Sinne des Giftgesetzes.

Beispiel 2, siehe dazu Figur 2 .

Es ist ein Reaktionsabgas zu reinigen, welches im Durchschnitt 400 g Acrylnitril prom enthält. Über Leitung 2 wird das Reaktionsabgas dem Wärmeübertrager 13 zugeführt und auf - 8 C

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abgekühlt« Zur Kühlung wird Kühlsole mit -15 ⁰C über Leitung 14 zu- und über Leitung 15 mit -12 ⁰C abgeführt* Bei -8 ⁰C konden-

sieren 320 g Acrylnitril pro m Abgas und gelangen über Leitung 16 in einen Sammelbehälter. Daa gekühlte Gas enthält noch 80 g Acrylnitril pro m und gelangt über Leitung 17 in den Injektor 18® Als Treibflüssigkeit für den Injektor dient 5 %ige Natronlauge? die aus dem Behälter 7 mittels Pumpe 9 über Leitung 8 angesaugt und über Leitung 10 dem Injektor 18 zugeführt wird* Das Gas-FlUssigkeits-Gemisch aus dem Injektor 18 strömt unterhalb der Oberfläche der im Behälter 7 befindlichen Natronlauge aus. Das gereinigte Abgas gelangt mit weniger als 1 g Acryl·»

nitril pro m über Leitung 5 in den Abgasschlot. Läßt die Absorptionskraft der Lauge nach* wird ein Teil über Leitung 11 dem Abwasser zugeführt und über Leitung 12 entsprechend frische .Lauge ergänzt«

Claims (5)

-/ Erfi-ndungsanspruch

1· Verfahren zur Absorption von Acrylnitril aus Abgasen, gekennzeichnet dadurch, daß.die Absorption von Acrylnitril bei Temperaturen zwischen 5 und 95. ⁰C, vorzugsweise 15 bis 25 G, durch verdünnte Laugen,, vorzugsweise Natronlauge, erfolgt, wobei die Konzentration der Natronlauge 2 bis 10 % NaOH, vorzugsweise 4 bis 7 % NaOH, beträgt. . ^v '

2· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung des absorbierten Acrylnitril mit der Lauge bei Bedarf durch die Anwesenhe.it von Aktivkohle beschleunigt und die Anreicherung von nichtumgesetzten Acrylnitril in der Flussigphase verhindert wird.

3· -Verfahren nach.Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch,-daß . die Absorption in einer Absorptionskolonne mit Füllkörpern oder Einbauten erfolgt, wobei die verdünnte Lauge bis zur Erschöpfung der Aufnahmekapazität im Kreislauf geführt wird. ·

4· Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Absorption bei kleinen Abgasmengen auch mittels eines. Injektors erfolgen kann, wobei der Injektor gleichzeitig die AnsaugUng der Abgase übernimmt und als Treibmittel die verdünnte Lauge dient, die im Kreislauf geführt wird.

5» Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß bei einem höheren Acrylnitrilgehalt der Absorption ein mit einem Kühlmittel betriebener Wärmeübertrager vorgeschaltet wird, um einen Teil des Acrylnitril zurückzugewinnen.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen